DE911089C - Verahren und Vorrichtung zum Hervorrufen eines Dauerbruchs an stabfoermigem Werkstoff - Google Patents

Verahren und Vorrichtung zum Hervorrufen eines Dauerbruchs an stabfoermigem Werkstoff

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DE911089C
DE911089C DEB9733D DEB0009733D DE911089C DE 911089 C DE911089 C DE 911089C DE B9733 D DEB9733 D DE B9733D DE B0009733 D DEB0009733 D DE B0009733D DE 911089 C DE911089 C DE 911089C
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DE
Germany
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rod
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bending
stress
alternating
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Expired
Application number
DEB9733D
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English (en)
Inventor
Erich Kosche
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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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
    • G01N3/32Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014Type of force applied
    • G01N2203/0023Bending

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Hervorrufen eines Dauerbruchs an stabförmigem Werkstoff Es ist bekannt, zum Prüfen der Festigkeit von Werkstoffen einen Probestab einer Dauerbeanspruchung bis zum Bruch auszusetzen. Man benutzte dazu Stäbe, die in der Nähe ihrer beiden Enden eingespannt und in manchen Fällen mit einer Rille oder Kerbe etwa in der Mitte zwischen den Einspannstellen versehen waren. Die Lage dieser Rille oder Kerbe und die sonstigen Abmessungen des Stabes waren festgelegt, um vergleichbare Messungen verschiedener Stoffe zu erhalten, hatten aber mit der späteren Verwendung der Bruchstücke nichts zu tun. Diese wurden, da sie ihre Aufgabe erfüllt hatten, meist weggeworfen, höchstens zu Vergleichszwecken aufbewahrt.
  • Beim Abtrennen von kleinen Teilstücken von Stangen, Rohren u. dgl., insbesondere aus Metall, durch zerspanende Trennverfahren entstehen immer Stoffverluste entsprechend der Breite des Trennwerkzeuges. Beim spanlosen Abscheren treten andere Nachteile auf, z. B. erhält man beim freien Abscheren Trennflächen, die weder rechtwinklig zur Stangenachse noch ebenflächig sind, beim Abscheren mit eingespanntem Werkstück Riefen und Kaltschweißungen an der Scherfläche und eine einseitige Einschnürung am Angriffspunkt der Scherkraft.
  • Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß das oben geschilderte Verfahren zum Abtrennen von Werkstoffstücken in von deren Weiterverwendung bestimmter Länge und benötigter Stückzahl verwendet wird, wobei insbesondere der abzutrennende Teil einer vor allein an der festgelegten Stelle wirkenden Dauerwechselbeanspruchung unterworfen, der andere Teil des Werkstoffstabes dagegen fest eingespannt wird.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung und einer Vorrichtung zu dessen Durchführung schematisch dargestellt. und zwar für den Fall einer bei umlaufendem Belastungswerkzeug ausgeübten Biegebelastung.
  • Von der Stange I soll an der Trennstelle 2 das Teilstück 3 abgetrennt werden. Zu diesem Zweck ist die Stange 3 durch eine feststehende Spannzange, die in einem festen Block 5 gehalten ist, festgespannt, und zwar so, daß der vordere Stirnrand der Spannzange nahe der Trennstelle 2 liegt.
  • An dieser Trennstelle ist durch ein in der Zeichnung nicht dargestelltes umlaufendes Werkzeug eine Kerbe rund um die Stange eingeritzt oder eingedrückt worden.
  • Das V\Terkzeug zum Ausüben der Belastung ist wie folgt aufgebaut: Ein Rohr 6 greift mit seinem einen Ende mit Hilfe dort auf der Innenseite angebrachter balliger Backen 7 an dem abzutrennenden Stück 3 an. Das Rohr 6 ist an seinem anderen Ende in einem Lager 8 längs beweglich geführt, das seinerseits mit seiner kugeligen Außenfläche allseitig verschwenkbar in einem Bock g untergebracht ist. Diese Lagerung gestattet, das rnit den Backen 7 versehene Rohrende aus der durch die Lagermitte des Lagers 8 hindurchgehenden Mittelachse der Stange 1 heraus zu verschwenken und in ausgeschwenkter Lage um die Stangenachse herumlaufen zu lassen, so daß die Rohrachse auf einem Kegelmantel umläuft, dessen Spitze im Mittelpunkt der Kugelfläche des Lagers 8 liegt. Bei diesem Umlauf zwingt das Rohr 6 mit den Backen 7 das abzutrennende Stück 3 der Stange I zu einer gleichartigen Umlaufbewegung, wobei die SIittelachse des Stückes 3 auf dem Mantel eines Kegels umläuft, dessen Spitze in der Trennstelle 2 liegt.
  • Diese Bewegung des Rohres 6 und des Stückes 3 wird auf folgende Weise erzeugt: Das Rohrende mit den balligen Backen 7 ist über Kugeln 10 in einem Lagerring I I drehbar, aber gegen Längsverschiebung gesichert. gelagert. Die Lagerbohrung des Ringes II liegt ausmittig zu seiner Außenfläche.
  • Diese Außenfläche ist in der Innenfläche der ebenfalls ausmittig zur Umfangsfläche liegenden Lagerbohrung eines weiteren Lagerringes I2 verdrehbar und längs beweglich geführt, wobei aber Drehung und Längsbewegung durch Schraubenrippen 15 auf dem Umfang des Ringes In und entsprechende Schraubennuten I6 in der Innenfläche des Ringes 12 zwangsläufig miteinander gekuppelt sind. Der Ring 12 ist seinerseits wiederum, und zwar über Kugeln I3 in einer zur Achse der Stange I gleichachsig liegenden Lagerfläche, eines Lagerbockes 14 gelagert. Die Lagerfläche dieses Lagerbockes ist kugelig ausgeführt und gestattet bis zu einem gewissen Winkel eine Verschwenkung des Ringes 12 in bezug auf die Lagerachse des Bockes 14. Die Ausmittigkeit der Lagerbohrungen in den Ringen II und 12 ist gleich groß. Durch Verdrehen des Ringes II im Ring 12 kann die Ausmittigkeit der Lagerbohrung des Ringes I I in bezug auf den Bock 14 zwischen Null und einem Höchstwert verstellt werden. Die Verdrehung kann über die Schraubennuten und -rippen 16 und 15 durch einfaches Längsverstellen des Ringes 1 1 und dieses wieder infolge der nicht längs verschieblichen Lagerung des Endes dieses Rohres 6 im Ring II durch Längsverschieben des Rohres 6 erzeugt werden, Für diese Längslverstellung des Rohres 6 ist ein durch das Rohr hindurchgreifender Schwenkhebel 17 vorgesehen.
  • Auf dem Ring I2 ist im Ausführungsbeispiel außerdem noch eine mit ihm aus einem Stück geformte Seilrolle IS für den Antrieb dieses Ringes und damit auch des Ringes 1 1 vorgesehen. Bei einer Einstellung des Ringes 1 1 auf diejenige Stellung, in der die Mittelachse seiner Lagerbohrung mit derjenigen der Lagerhohrung des Blockes 14 zusammenfällt (gezeichnete Stellung) übt die Umlaufbewegung des Ringes 12 keinerlei Einfluß auf das gelagerte Ende des Rohres 6 und damit auf das Werkstück 3 aus. Sobald aber durch eine Längsverschiebung des Rohres 6 eine Ausmittigkeit der Mittelachse der Bohrung des Lagerringes II in bezug auf die Bohrung des Lagerbockes 14 erzeugt wird, zwingt die Umlaufbewegung des Ringes II das darin gelagerte Ende des Rohres 6 zu der die Achse der Stange I umlaufenden Bewegung und damit auch das Stück 3 zu der gleichartigen Bewegung.
  • Je stärker die Ausmittigkeit eingestellt wird, desto größer wird die Winkelabreichung der Achse des abzutrennenden Stückes von derjenigen des eingespannten Stangenstückes I und damit auch die Biegebelastung an der Trennstelle 2.
  • Ein in einen Ausschnitt des Rohres 6 hineinragender Anschlag 19 gewährleistet schnelle Einstellung der Länge der abzutrennenden Stücke.
  • Auch in einfacherer Anordnung läßt sich solche Biegebeanspruchung ausüben, wenn man z. B. auf einer Drehbank bei umlaufender Stange eine auf einem Quersupport angebrachte Doppelrolle nach Art eines RänKdelwerkzeugs gegen den aus der Einspannung herausragenden Stangenabschnitt drückt.
  • Wegen der Unmöglichkeit, eine lange Stange allzu schnell umlaufen zu lassen, benötigt man dann aber eine längere Zeit bis zur Erreichung der erforderlichen Lastwechselzahl.
  • In Abweichung von dem beschriebenen Bei, spiel kann die Erfindung noch in den verschiedensten Variationen verwertet werden.
  • So kann die dauerbruchbegünstigende Behandlung der Trennstelle außer durch Einritzen oder Einstechen einer Kerbe oder durch deren Eindrücken mit einer die Stange umlaufenden spitzen Profilrolle auch durch eine örtliche Oberflächenerwärmung an der Trennstelle ausgeübt und durch schroffes Abkühlen noch verbessert werden.
  • Wichtig ist eben das Entstehen von Spannungen im Werkstück, die bei der nachfolgenden Wechselbeanspruchung zum Anriß führen.
  • Bei der Anwendung der Dauerxvechsellxlastung ist es grundsätzlich gleich, ob die Beanspruchung auf Biegung, Verdrehung oder Abscheren erfolgt.
  • Es sind auch zusammengesetzte Beanspruchungen denkbar.
  • Die Anzahl der Lastwechsel, die notwendig ist, um den Bruch herbeizuführen, ist überraschend klein. Sie ist um so kleiner, je größer die Kraft ist, die zur Erzeugung der Spannungen im Trennquerschnitt aufgewendet wird.
  • Bei Anwendung kleiner Kräfte und einer hohen Anzahl von Lastwechseln zeigt die Bruchfläche ein sehr feinkörniges Gefüge. Wird dagegen durch Anwendung größerer Kräfte die Anzahl der Lastwechsel und d damit die Stückzeit für das Trennen klein gehalten, so erhält der Bruch eine grobkörnigere Oberfläche.
  • Soll der zu trennende Querschnitt auf Verdrehung beansprucht werden, dann ist es zweckmäßig, sowohl die Stange als auch den Stangenabschnitt einzuspannen. Die den Stangenabschnitt haltende Vorrichtung wird in geeigneter Weise, z. B. durch umlaufende Nocken, in Drehschwingungen versetzt.
  • Ferner besteht die Möglichkeit, die im Trennquerschnitt notwendigen Belastungen durch magnetische Kräfte zu erzeugen, indem z. B. der Stangenabschnitt einem D rehfeld mit wechselnder Drehrichtung oder in den Feldern von Elektromagneten Anziehungskräften wechselnder Richtung ausgesetzt wird.
  • Die Anwendbarkeit des neuen Verfahrens ist sehr vielseitig. überall dort, wo z. B. walzenförmige Körper, insbesondere Rohlinge für anschließendes Kaltstauchen benötigt werden, ist es anwendbar.
  • Erfolgreiche Versuche wurden mit Druckrohren durchgeführt. Die Trennfläche wird so sauber, daß das bisher nach dem Absägen durchgeführte Planschleifen wegfallen kann.
  • Es ist bekannt, daß die Rollen für Wälzlager nach dem Abscheren von der Stange an den Scherflächen planiert werden müssen. Dieser Arbeitsgang kann bei dem neuen Trennverfahren wegfallen.
  • Im übrigen ist das Verfahren zur Herstellung von Stangenabschuitten in allen den Fällen, wo die Länge des Abschnittes mindestens ungefähr gleich dem Durchmesser ist, anwendbar.
  • Auch bei Stoffen geringer Härte kann das Verfahren Anwendung finden. Die Scherfläche ist dann zwar weniger plan, bleibt aber in allen Fällen rotationssymmetrisch, was für alle Teile, die durch Fließpressen usw. weiter bearbeitet werden sollen, von Wichtigkeit ist.
  • Das Verfahren ist in entsprechend abgewandelter Form für Profile aller Art sowie für Bleche anwendbar.

Claims (15)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Hervorrufen eines Dauerbruchs an stabförmigem Werkstoff, bei dem die Trennstelle durch eine dauerbruchbegünstigende Behandlung festgelegt ist, gekennzeichnet durch die Anwendung zum Abtrennen von Werkstoffstücken in von deren Weiterverwendung bestimmter Länge und benötigter Stückzahl, wobei insbesondere der abzutrennendeTeil einer vor allem an der festgelegten Stelle wirkenden Dauerwechselbeanspruchung unterworfen, der andere Teil des Werkstoffstabes dagegen fest eingespannt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als dauerbruchbegünstigende Behandlung das Anbringen einer die Stange umlaufenden Kerbe vorgesehen ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe durch Einritzen oder Einstechen erzeugt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe durch Eindrücken einer spitzen Profilrolle in der Stangenoberfläche erzeugt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als dauerbruchbegünstigende Behandlung eine örtliche Erhitzung der Stangenoberfläche an der Trennstelle aiigewandt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der örtlichen Erhitzung durch nachfolgendes schroffes Abkühlen erhöht wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Dauerwechselbeanspruchung eine Dauerbiegebelastung angewandt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauerweebselbiegebeanspruchung durch Biegebelastung bei relativ zur Stange umlaufendem Belastungswerkzeug erzeugt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Dauerwechselbeanspruchung eine Dauerwechselverdrehungsbelastung ausgeübt wird.
  10. IO. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Dauerwechselbeanspruchung eine Dauerwechselscherbelastung ausgeübt wird.
  11. II. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselbelastungen durch magnetische Kräfte erzeugt werden.
  12. I2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in ihr die Stange fest eingespannt ist und das abzutrennende Stück (Stangenabschnitt) von einem Werkzeug erfaßt wird, dem eine den Stangenabschnitt abbiegende Umlaufbewegung aufgezwungen werden kann.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch I2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Stangenabschnitt abbiegende Werkzeug in einer umlaufenden, angetriebenen Doppelexzenteranordnung gelagert ist, in der die Ausmittigkeit der Werkzeugumlaufbahn zur Stangenachse durch gegenseitige Verdrehung der Exzenterringe zwischen Null und einem Höchstwert verstellt werden kann.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß für die gegenseitige Verdrehung der umlaufenden Exzenterringe diese durch ein Steilgewinde ineinander geführt sind und der innere, das feststehende Biegewerkzeug tragende für von außen her zu betätigende Längsverschiebung eingerichtet ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehende Biegewerkzeug im Ende eines den Stangenabschnitt übergreifenden, im längs verschiebbaren Exzenterring längs gesichert gelagerten Rohres angebracht ist, das am anderen Ende in einem schwenkbaren Lager längs geführt ist.
    Angezogene Druckschriften: Handbuch des Materialprüfungswesens, 2. Aufl., 1923.
DEB9733D 1944-10-29 1944-10-29 Verahren und Vorrichtung zum Hervorrufen eines Dauerbruchs an stabfoermigem Werkstoff Expired DE911089C (de)

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