DE894923C - Vorrichtung zum Pruefen der Zerreissfestigkeit von Probestuecken, insbesondere aus nichtmetallischen Stoffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Prüfen der Zerreißfestigkeit von Probestückenr insbesondere aus nichtmetallischen Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Prüfen der Zerreißfestigkeit von Probe stücken, insbesondere aus nichtmetallischen Stoffen, die innerhalb des Hookeschen Dehnungsbereichs zereißen, mit einem Schwingungserzeuger, der den Prüfling bis zum Zerreißlen zu Debnungseigenschnvingungen anregt, und mit einem Meßgerät für die als Maß für die Zerreißfestigkeit dienende Schwingungsamplitude des Prüflings. Blei den bekannten Meßgeräten. dieser Art wird der Prüfling fest eingespannt und an einem Ende mit einer gleichzeitig als Magnetschuh dienenden großen Masse verbunden. Hierbei treten häufig Meßfehler dadurch auf, daß durch das Einspannen der Probestäbe zum Beispiel infolge geringen Verkanntens zusätzliche, nicht erfaßbare Beanspruchungen auftreten, die zu einem vorzeitigen Bauch des Probestabes führen. Diese Mängel ergeben sich besonders stark beim Prüfen von keramischen oder sonstigen nichtmetallischen Stoffen.
• Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Einspannen der Probe. stäbe bei der Materialprüfung zu vermeiden und dadurch das Auftreten der obenerwähnten. zusätzlichen Beanspruchungen von vornherein auszuschließen. Um das Einspannen der Probestäbe zu vermeiden, hat man zwar auch schon den Stab durch lose Kopplung mit einem Schwingungserzeuger zu Longitudinalschwingungen angeregt; infolge der losen Kopplung ist jedoch eine Erregung des Probestabes bis zu nennenswerten Beanspruchungen, geschweige denn bis zum Zerreißen nicht möglich. E.rfindungsgemäß läßt sich durch Verwendung eines magnetostriktiven Longitudinalschwingers als Schwingungserzeuger auf einfache Weise eine Prüfung der Probestäbe bis zur Zerreißspannung durchführen, ohne daß der Prüfling beiderseits fest eingespannt und mit einer zusätzlichen Masse belastet werden muß. Der Probestab kann durch einfaches Andrücken gegen die Strahifläche des Schwingungserzeugers mit diesem gekoppelt werden, wobei eine im Verhältnis zur Beanspruchung nur geringe äußere Kraft erforderlich ist, weil sich an der Koppelsetelle ein Druckknoten der Schwingung befindet. Das Andrücken des Probestabes an den Schwingungserzeuger kann durch einfache Klammern bewirkt werden, die an den Schwingungsknoten des Probestabes und des Schwingungserregers angereifen. Durch den Fortfall der Einspannung des Probestabes werden nicht nur die Vorrichtung und die Messung vereinfacht, es werden dadurch inshesondere auch sichere Prüfergebnisse gewährleistet.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an einem Ausführungsbeispiel veranschalulicht, und zwar in einer Vorderansicht.
• Die beispielsweise dargestellte Schwingerandordnung besteht im wesentlichen aus einem stabförmigen Magneto'striktionssch'winger I, der mit seinem unteren Ende durch eine Klammer 2 gegen das wannenförmig ausgebildete Ende eines Probestabes 3 aus dem zu prüfenden Werkstoff, z. B.
• Porzellan, gedrück wird. Der Magnetostriktionsschwinger besteht aus einzelnen rechteckigen Blechschnitten, die zu einem Paket aufeinandergeschichtet sind. Die Blechschnitte sind mit einem Längsschlitz zur Aufnahme einer Wicklung 5 versehen, der von einem Röhrengenerator oder sonstigen Schwingungserzeuger ein hochfrequenter Wechselstorm von z. B. 20 kHz zugeführt wird.
• Die Länge des Blechpaketes ist zweckmäßig so gewählt, daß seine Eigenschwingungszahl mit der Frequenz des Generators übereinstimmt. Der Probestab 3 ist auf die Frequenz des Schwingers 1 bzw. Generators abgestimmt, so daß erin Resonanz mitschwingt. Bei Erregung in der Grundschwingung befindet sich an den miteinander gekoppelten Enden der beiden Stäbe 1 und 3 ein Bewegungsbauch und entsprechend ein Druckknoten. Es ist daher nur eine verhältnismäßig geringes Spannkraft durch die Klammer 2 auszuüben, um eine ausreichende Kopplung der beiden Stäbe sichersustellen bzw. ein Klirren. und eine Verlustdämpfung an der Verbindungsstelle zu vermeiden. Die Klammer 2 greift im Bereich der Bewegungsknoten an den beiden Stäben 1 und 3 an Für den Angriff der Klammer sind an dem Magnetostriktionsschwinger 1 seitliche, mitausgestanzte Vorsprünge 6 angebracht, die in Nuten der Klammer eingreifen.
• Um einen Kurzschluß der Lamellen des Magnetostriktionsschwingers durch die Klammer zu vermeiden, sind die Vorsprünge 6, an denen die Klammer angreift, von einer Isolation umgeben.
• Der Porzellanstab 3 ist umgekehrt mit Nuten 7 versehen, in die Vorsprünge 8 der Klammer 2 eingreifen.
• Die auftretenden Spannungen lassen sich aus den Schwingungsamplituden des Stabes errechnen. Die Schwingungsamplitude selbst kann mittels eier Spiegelanordnung oder, wie in der Abbildung dargestellt, mittels einer Meßuhr 9 festgestellt werden.
• Diese Meßuhr ist an einem Bügel 10 befestigt, der mit der Spannvorrichtung 2 verbunden ist. Sie weist in üblicher Weise einen Fühler 13 auf, der unter Federspannung gegen die schwingende JEndfläche II des Porzeltanstabes- 3 anliegt und mit einem Zeiger I2 versehen ist, der an. einer Skala die Größe der Schwingungsamplitude anzeigt. Der Zeiger macht die Schwingungen der Strahlfläche 11 nicht mit sondern zeigt nur die Größe der Schwingungsamplitude an. Es besteht die Beziehung, daß # # E # #l worin p die Druckamplitude im IDruckbauch, E den Elastizitätsmodul des Werkstoffes, #l die gemessene Schwingungsamplitude und l die Länge des Probestabes darstellen. Mit dieser Beziehung läßt sich somit die auftretende Beanspruchung des Stabes aus der angezeigten Schwingungsamplitude berechnen. Das Anzeigegerät 9 läßt sich auch für einen bestimmten Werkstoff unmittelbar in Spannungseinheiten eichen. Die vom Generator auf den Magnetostriktionsschwinger gegebene Energie wird bei der Messung allmählich bis zum Zerreißen des Probestabes gesteigert. Aus dem Ausschlag des Zeigers 12 im Augenblick des Zerreißens läßt sich dann die Zerreißfestigkeit ermitteln.
• Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dar gestellte Beispiel beschränkt, sondern es sind noch mancherlei Ab änderungen und auch andere Ausführungsformen möglich. Insbesondere ist die neue Prüfvorrichtung nicht nur für Prüflinge aus keramischen Stoffen, sondern auch aus. anderen Werkstoffen verwenbar, di innerhalb des Hookerschen Dehnungsbereiches zerreißen. Ferner können der Probestab und Schwinger auch eine andere Form haben. So könnte der Probestab z.um Angriff der Verspanneinrichtung mit einem Vorsprung statt mit einer Nut versehen werden. Ferner kann auch eine andere, z. B. eine optische Meßvorrichtung oder eine Registriervorrichtung verwendet werden. Die Verspanneinrichtung zur Kopplung des Schwingers mit dem Probestab wird zweckmäßig so ausgebildet, daß ein leichtes Umstellen möglich ist. Statt einer unmittelbaren Ankopplung des Probestabes an den Schwinger kann die Kopplung auch unter Vermittlung einer Flüssigkeit erfolgen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Vorrichtung zum Prüfen der Ze.rreißfestigkeit von Probestücken, insbesondere aus nichtmetallischen Stoffen, die innerhalb des Hookeschen Dehnungsbereic,hes zerreißen, mit einem Schwingungserzeuger, der den Prüfling bis zum Zerreißen zu Dehnungseigenschwingungen anregt, und mit einem Meßgerät für die als Maß für die Zerreißfestigkeit dienende Schwingungsamplitude des Prüflings, gekennzeichnet durch einen magnetostriktiven Longitudinalschwinger als Schwingungserzeuger.

   Angezogene Druckschriften : Deutsche Patentschriften Nr. 525 777, 693 313; »stahl u. Eisen«, Jg. 56 (I936), Nr. 2I, S. 600 bis 603; »Metallwirtschaft«, Jg. 15 (I936), Nr. 46, S. 1067 bis 1069.