DE9214250U1

DE9214250U1 - Prüfgerät zur Messung der Dauerfestigkeit von Werkstoffen

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Publication number: DE9214250U1
Application number: DE9214250U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2002-10-22

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Prüfgerät zur Messung der Dauerfestigkeit von Werkstoffen 5

Die Neuerung bezieht sich auf ein Prüfgerät zur Messung der Dauerfestigkeit von Werkstoffen bei stoßartiger Biegebelastung mit einem Fallschlittenprüfstand mit Probenhalterung sowie Kraft- und Verformungsmeßeinrichtung mit nachgeschaltetem Rechner, wobei die Kraftmeßeinrichtung in der Probenhalterung eingebaut ist.

Bei einem bekannten Prüfgerät der obengenannten Art (V.Lehmann, W.Roltz, M.Schneider und G. Pastuska, Berlin, "Automatische Schlagversuche mit geringer Energie" Materialprüfung 33 (1991) 5, Seiten 135 - 138) wird die durch den Aufschlag des Fallkörpers auf die Probe wirkende Kraft durch piezoelektrische Kraftaufnehmer, die in die Probenhalterung eingebaut sind, aufgenommen. Die Probendehnung wird mit einem Dehnungsmeßstreifen, der auf die Proben aufgeklebt ist, ermittelt. Für den Fallkörper sind Wegaufnehmer vorhanden. Der Antrieb wird durch zwei Magnete und einen Motor gesteuert. Durch die Neuerung soll das bekannte Prüfgerät insbesondere für größere Schlagzahlen (bis zu einer Million Schläge), einfachere Probenbehandlung und größere Meßgenauigkeit erweitert werden.

Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß der Antrieb des Probgerätes des Fallschlittens ein kontinuierlicher und verstellbarer Exzenterantrieb ist. Um zusätzliche magnetische Maßnahmen zur Beeinflussung des Fallschlittens zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn die Kopplung zwischen Exzenterantrieb und Fallschlitten durch einen Klinkenmechanismus erfolgt, der sich bei der Aufwärtsbewegung des Exzen-

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ters automatisch in den Fallschlitten einhakt und nahe dem oberen Totpunkt des Exzenters den Fallschlitten wieder freigibt. Um bei bestimmten Messungen zu vermeiden, daß der Fallschlitten nach dem Stoß, infolge Zur.ückprallens von der Probe diese noch weitere Male beansprucht oder auf ihr liegen bleibt und sie damit statisch belastet, ist eine Vorrichtung vorhanden, die, gesteuert von einem durch den Exzenter betätigten Sensor und einem einstellbaren elektronischen Verzögerungsglied, den Fallschlitten nach jedem Stoß dicht über der Probe auffängt. Eine genaue Messung der Verformung der Probe wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Verformungsmeßeinrichtung aus einem in der Probenhalterung im bestimmten Abstand zu der mit einem Metallplättchen versehenen Probe angeordneten Abstandssensor besteht.

Hierdurch kann auf das Aufbringen von Dehnungsmeßstreifen auf die Proben zur Ermittlung der Probendehnung verzichtet werden, Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Abstandssensor ein kapazitiver Abstandssensor ist. Hierdurch ergeben sich folgende Vorteile: hohe Meßgenauigkeit und geringe Temperaturdrift. Unter Inkaufnahme einer gewissen Verschlechterung der Meßgenauigkeit kann bei Verwendung dieses Sensortyps auch auf das Bekleben der Proben mit einem Metallplättchen verzichtet werden. Für die Genauigkeit der Messung (geringe Vibrationsempfindlichkeit) ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Kraftmeßeinrichtung aus einer über die Halterung der Probe beaufschlagten Kraftmeßscheibe besteht, die über eine Zugschraube vorgespannt ist. Als besonders vorteilhafte Halterung der Probe hat sich herausgestellt, wenn die Probe in Prüfkraftwirkungsrichtung auf einer polierten Auflage auf-

-⁵^ liegt und von der gegenüberliegenden Seite mit einem Elastomer angepreßt wird.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Neuerung beschrieben.

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Es zeigen:

FIG 1 die schematische Darstellung des Prüfgerätes, FIG 2 den Klinkenmechanismus zum Antrieb des Fallschlittens, FIG 3 die Probenaufnahme mit den in einem Block eingebauten Aufnehmern für Abstand und Kraft und FIG 4 eine Zusatzanordnung zur Vermeidung von Mehrfachstößen.

Das in der Zeichnung dargestellte Prüfgerät besteht aus dem motorischen Antrieb 1, der einen Exzenter 2 antreibt. Über eine Halterung 3 für die Probe 4 ist ein Fallschlitten 5 verschiebbar geführt. Der Fallschlitten 5 steht über einen Klinkenmechanismus 6 - wie FIG 2 zeigt - mit dem Exzenter in Wirkverbindung, und zwar beim Anheben des Fallschlittens. Der Fallschlitten 5 wird durch Betätigen eines Klinkenhebels 6a durch einen feststehenden Anschlag 6b während des letzten Teils seiner Aufwärtsbewegung freigegeben, so daS er auf die Probe fallen kann. Bei der Abwärtsbewegung des Exzenters rutscht die - durch eine Feder an einen Anschlag gedrückte Klinke des Klinkenhebels auf einer schiefen Ebene des am Fallschlitten befindlichen Mitnahmehakens 6c und stellt kurz vor dem unteren Totpunkt die Verbindung mit dem auf der Probe ruhenden Fallschlitten wieder her. Die Halterung 3 ihrerseits besteht aus der Grundplatte 7, auf der eine Kraftmeßscheibe 8 aufliegt. Die Kraftmeßscheibe 8 steht durch eine aufgelegte Scheibe 9 über die Zugschraube 10, die sich einerseits an der Scheibe 9 und andererseits an der Grundplatte 7 abstützt, unter Vorspannung. Die Halterung 3 enthält weiterhin einen Zwischenflansch 11 zur Befestigung eines Abstandssensors 12, der im Ausführungsbeispiel ein kapazitiver Abstandssensor ist. Eine polierte Auflage 13 dient zur Auflage der Probe 4, die auf der Unterseite mit einem Metallplättchen 14 versehen ist, das den kapazitiven Abstandssensor bei Abstandsänderungen beeinflußt. Auf der den polierten Auflagen 13 gegenüberliegenden Seite ist die Probe 4 über elasto-

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mere Puffer 15 eingespannt. Beim Aufschlag des Fallschlittens 5 auf die Probe 4 wird die Kraft über den Zwischenflansch 11 auf die Kraftmeßscheibe 8 übertragen. Die Durchbiegung der Probe wird durch den kapazitiven Abstandssensor und das Metallplättchen 14 erfaßt.

Die in FIG 1 der Übersicht halber nur einmal eingezeichnete, doppelt vorhandene Vorrichtung 16 zur Vermeidung von Mehrfachstößen (FIG 4) besteht aus dem in der Achse 16a gelagerten Fanghebel 16b, der über das Gestänge 16c durch eine elektromagnetische Spule 16d betätigt wird. Beim Herunterfallen des Fallschlittens wird der Hebel 16b kurzzeitig zurückgezogen, so daß jener frei auf die Probe fallen kann. Nachdem der Fallschlitten von der Probe zurückgeprallt ist, wird der Hebel durch die Feder 16e in seine Ruhelage zurückgedrückt und fängt den sich zum zweitenmal abwärts bewegenden Fallschlitten auf.

Die Steuerung und Auswertung für das Prüfgerät ist in FIG 1 angedeutet. Die Kästchen "Motor" und "Relais" deuten die Ansteuerung des motorischen Antriebes an, die vom Rechner über das Element Digital I/O (digitale Ein-Ausgabe-Einheit) betätigt wird. Das Element Counter (= Zähler) zählt die Umdrehungen des Exzenters und damit die Aufschläge des FaIl-Schlittens. Die Kästchen "Kraft" und "Weg" sind, die Anpaßelemente für die von der Kraftmeßscheibe bzw. vom Abstandssensor abgegebenen Werte. Die Meßwerterfassung und -auswertung erfolgt über das Element Trans.Rec. (= Transientenrekorder) und den Rechner, wobei der Transientenrekorder den zeitlichen Verlauf der Stoßkraft und der Verformung in vorgewählten Zeitabständen registriert und speichert und der Rechner daraus die die Stoßbeanspruchung kennzeichnenden Meßwerte, wie z.B. maximale Kraft, maximale Verformung, Stoßenergie und mechanische Hysterese berechnet und auf

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1 einem Datenträger abspeichert. Die vom Rechner übernommenen Meßwerte können auf einem Monitor dargestellt und durch einen Drucker ausgedruckt werden, so daß der genaue Verlauf eines PrüfVorganges nachkontrolliert und archiviert werden

5 kann.

Claims

&dgr;26 36 08OE Schutzansprüche

1. Prüfgerät zur Messung der Dauerfestigkeit von Werkstoffen bei stoßartiger Biegebelastung mit einem Fallschlittenprüfstand mit Probenhalterung sowie Kraft- und Verformungsmeßeinrichtung mit nachgeschaltetem Rechner, wobei die Kraftmeßeinrichtung in der Probenhalterung eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Prüfgerätes des Fallschlittens ein kontinuierlicher und verstellbarer Exzenterantrieb ist.

2. Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Exzenterantrieb und Fallschlitten durch einen Klinkenmechanismus (6) erfolgt, der sich bei der Aufwärtsbewegung des Exzenters automatisch in den Fallschlitten" einhakt und nahe dem oberen Totpunkt des Exzenters den Fallschlitten wieder freigibt.

3. Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Verformungsmeßeinrichtung aus einem in der Probenhalterung (3) im bestimmten Abstand zur mit einem Metallplättchen (14) versehenen Probe (4) angeordneten Abstandssensor (12) besteht.

4. Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (12) ein kapazitiver Abstandssensor ist.

5. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßeinrichtung aus einer über die Halterung (3) der Probe (4) beaufschlagten Kraftmeßscheibe (8) besteht.

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6. Prüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die KraftmeSscheibe (8) über eine Zugschraube (10) vorgespannt ist.

7. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (4) in Prüfkraftwirkungsrichtung auf einer polierten Auflage (13) aufliegt und von der gegenüberliegenden Seite mit einem Elastomer (15) angepreßt ist.

8. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (16) vorgesehen ist, die, gesteuert von einem durch den Exzenter (2) betätigbaren Sensor und einem einstellbaren elektronischen Verzögerungsglied, den Fallschlitten (5) nach jedem Stoß dicht über der Probe (4) auffängt.