DE880955C - Verfahren und Geraet zum Pruefen der Biegesteifigkeit von biegsamen Werkstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Gerät zum Prüfen der Biegesteifigkeit von biegsamen Werkstoffen Zweck des Biegesteifigkeitsprüfgerätes ist die Messung des Widerstandes, den Prüfkörper einer Biegungsbeanspruchung entgegensetzen.
• Zur Prüfung von Textilfäden ist folgendes Verfahren bekannt: Aus einem waagerecht über der Tischplatte liegenden Rohr wird der Faden so weit herausgeschoben, daß das Fadenende die Tischfläche berührt. Der Abstand des Berührungspunktes vom Rohrende ist ein Maß für die Steifigkeit. Dieses Verfahren ist sehr ungenau, besonders bei Fäden, denen eine bleibende Krümmung eingeprägt ist, z. B. bei einem von einer Spule abgewiclielten Faden. Bekannt ist auch ein allgemein anwendbares Verfaliren, bei dem ein einseitig eingespannter Prüfstab oder -faden durch eine am freien Ende angreifende Kraft gebogen wird; Kraft und Verschiebung des freien Endes werden gemessen.
• Dieses Verfahren erfordert viel Zeit und ist besonders schwierig bei Werkstoffen mit geringer Steifigkeit, da z. B. die zur Biegung eines Fadens nötige Kraft nur wenige Milligramm beträgt.
• Die Erfindung ist die Lösung der Aufgabe, ein Biegesteifigkeitsprüfgerät speziell für die Prüfung von Werkstoffen mit geringer Steifigkeit zu entwickeln.
• Prinzip des Verfahrens: Ein schwingendes Pendel, vorzugsweise ein Federpendel, wird durch das freie Ende des eingespannten Prüfkörpers abgebremst, da das Pendel bei der Verbiegung des Prüfkörpers Energie abgibt; die für eine bestimmte Abnahme der Schwingungsamplitude benötigte Zeit ist ein Maß für die Steifigkeit.
• Abb. 1 zeigt die wichtigsten Teile des Gerätes. Der an der Blattfeder 1 befestigte Pendelstab 2 trägt einen Magnetanker 3, Spiegel 4 und Bremsbügel 5 mit Anschlagplatte. Über der Ruhelage des Brems- bügels hält die Federklemme 6 das zu prüfende Fadenstück, dessen freies Ende die Anschlagplatte berührt. Zu Beginn der Messung wird der Magnetanker durch den Elektromagneten 7 festgehalten: Das Pendel ist seitlich aus der Ruhelage gelenkt.
• Der Magnetstrom wird unterbrochen und dadurch das Pendel freigegeben. Bremsung des Pendels durch den Prüffaden und Luftdämpfung bewirken eine Abnahme der Schwingungsamplitude. Mit der Stoppuhr wird die Zeit bestimmt, während der die Pendelschwingung von einer bei allen Messungen konstant gehaltenen Anfangsamplitude auf eine ebenfalls konstante, kleinere Meßamplitude zurückgeht.
• Die Zeit nimmt mit wachsender Steifigkeit des Prüffadens ab.
• Abb. II zeigt die Einspannung des Prüffadens.
• Die an die Klemme angesetzten Kurvenstücke 8 verhindern ein Knicken des Fadens an der Einspannstelle; der Faden wird auf seiner ganzen Länge gebogen. Hat das schwingendePendel die StellungL erreicht, so gleitet das Fadenende über den Bremsbügel hinweg und fällt in die Ruhelage zurück. Das Pendel schwingt weiter bis zum Umkehrpunkt U, der langsam von A (Anfangs amplitude) nach M (Meßamplitude) wandert.
• Mit der optischen Einrichtung nach Abb. III wird der Zeitpunkt bestimmt, in dem der Umkehrpunkt der Schwingung gerade bei M liegt. Die Lochblende in dem Lampengehäuse g wird durch den Kondensor 10 und Linse-II auf der Mattscheibe I2 als Lichtpunkt abgebildet. Im Strahlengang befindet sich der am Pendelstab befestigte Spiegel 4. Teil d der Mattscheibe ist undurchsichtig. Bei schwingendem Pendel sieht man auf der Mattscheibe einen leuchtenden Strich, der mit abnehmender Amplitude kürzer wird. Wenn -der Lichtstrich verschwindet, also die Amplitude M so groß ist, daß der Lichtpunkt seine Bewegung an der Grenze G des durchsichtigen Mattscheibenbereiches umkehrt, erfolgt die Zeitbestimmung mit der Stoppuhr.
• In einer Abänderung des Verfahrens kann an Stelle der Mattscheibe lichtempfindliches Papier treten, das senkrecht zur Schwingungsrichtung des Pendels gleichförmig bewegt wird. Damit ist eine objektive Aufzeichnung der Schwingung möglich.
• In einer weiteren Abänderung des Verfahrens wird die Zeitmessung durch eine elektrische Messung ersetzt. Der Energieverlust, den die Pendelschwingung bei der Biegung des Prüfkörpers erfährt, wird dadurch ausgeglichen, daß das Pendel, mit einem weiteren Magnetanker versehen, -Impulse durch eine oder zwei Magnetspulen erhält. Mit Hilfe der optischen Einrichtung nach Abb. III wird der diese Magnetspulen durchfließende, pulsierende Strom so eingeregelt, daß die Schwingungsamplitude konstant bleibt. Der Strom ist ein Maß für die Biegesteifigkeit, die an einem direkt in Biegesteifigkeitsgraden geeichten Strommesser abgelesen werden kann. Mit dieser Form des Gerätes ist die Prüfung am einfachsten. Die Steuerung der Stromstöße, die im richtigen Augenblick dem Pendel Impulse zuführen müssen, erfolgt in einfachster Weise mit bekannten Hilfsmitteln durch das Pendel selbst.
• Das beschriebene Biegesteifigkeitsprüfgerät ermöglicht eine schnelle und genaue Prüfung von Werkstoffen mit geringer Biegesteifigkeit, besonders Textilfäden und -geweben, Gummi, Kunstleder und -folie, Leder und Papier. Das Gerät kann durch Veränderung seiner mechanischen Konstanten an verschiedene Meßbereiche angepaßt werden, u. a. durch Anderung des Abstandes Klemme - Bremsbügel (Einspannlänge), Änderung von Anfangs-und Meßamplitude sowie der Federstärke.
• Die höhere Genauigkeit des Pendelprüfverfahrens gegenüber den bekannten statischen Methoden be ruht darauf, daß erstens jede Einzelmessung bereits eine Summation von einzelnen Einwirkungen auf den Prüffaden darstellt, und zweitens auch eine geringe Krümmung des Fadens nach einer Seite keinen Einfluß hat, da der Faden abwechselnd nach beiden Seiten gebogen wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: I.Verfahren zum Prüfen der Biegesteifigkeit von biegsamen Werkstoffen, besonders Textilien, Gummi, Kunstleder, Kunststoffen, Leder und Papier, gekennzeichnet durch einseitiges Einspannen des Prüfl<örpers, durch Anstoßen eines Pendels, das durch periodisches Verbiegen des freien Endes des Prüfkörpers abgebremst wird, und durch Messen der Zeit, in der die Schwingungsamplitude des Pendels von ihrem Anfangswert auf eine festgelegte Größe absinkt.
2. 2. Prüfgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein schwingendes Pendel, vorzugsweise Federpendel (I, 2), das so angeordnet ist, daß es den einseitig eingespannten Prüfkörper periodisch verbiegt und dabei abgebremst wird.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine optische Einrichtung zur Beobachtung der Schwingungsamplitude.
4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die optische Einrichtung eine Aufzeichnung der Pendelschwingung auf lichtempfindlichem Papier erfolgt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer auf das Pendel wirkenden Magnetspule pulsierende Ströme zugeführt und derart geregelt werden, daß die Schwingungsamplitude des Pendels konstant bleibt, und daß die hierfür erforderliche Stromstärke als Maßstab für die Biegesteifigkeit des zu prüfenden Werkstoffs benutzt wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mindestens eine periodisch einschaltbare Magnetspule, die auf einen auf dem Pendel angeordneten Anker wirkt.